台阶边坡失稳导致在建构筑物开裂后的支护方案分析

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王勇,韩庆楼,杨贞荣

(贵州省有色金属和核工业地质勘查局物化探总队, 贵州都匀 558000)

本案例位于贵州省都匀市毛尖镇,该区域为泥盆系中统独山组宋家桥段(D2ds)浅黄色,中厚层状石英砂岩、中风化泥质灰岩。项目区正好坐落在该地层的顺向斜坡上,项目采取了梯级切坡,各级同时建设的方式整体推进,切坡形成长80m、高7.5m的岩土混合边坡。坡面建筑物基础形式为条形基础,上部结构形式为砖混结构,坡脚2层建筑物已封顶。

坡顶房屋在进行墙体砌筑时,墙面和地面出现裂缝,滑坡边界逐渐形成,建设单位果断采用毛石混凝土挡土墙进行应急支挡,滑坡变形趋势得以减缓。滑坡的存在,对坡脚已建建筑物、坡顶在建建筑物和场区施工人员构成严重威胁,对滑坡进行治理刻不容缓。本文就滑坡的变形特征,采取的必要勘察手段,对滑坡稳定性进行评价,提出治理方案

边坡区属于单斜地貌,自然坡度20°~30°,原为农耕作区及荒地,经平场后坡顶平台标高1446.5m,坡脚平台标高1430m,相对高差16.5m,切坡边坡位于坡脚平台靠山侧,边坡长80m、高7.5m,根据地质作图要求[1],制作勘察平面图见图1。

图1 勘察平面图

边坡场地位于扬子准地台黔南台陷贵定南北向构造变形区南侧,附近未见构造断裂带,发育两组典型节理裂隙,裂隙产状为54°∠65°和267°∠80°,岩层产状为175°∠17°,为顺层边坡。边坡中部为泥盆系中统独山组宋家桥段(D2ds)浅黄色中厚层状石英砂岩、中风化泥质灰岩,层状结构,块状构造,岩石较破碎,节理裂隙较发育,岩芯呈块状、短柱状,钻探时该层钻进较困难,层厚2.2m~9.2m,平均厚6.3m,该层分布连续。下部岩层为中风化泥质灰岩,灰、深灰色,层状结构,块状构造,节理裂隙较发育,岩芯多呈短柱状、柱状,该层顶部局部溶蚀裂隙由粘土填充,钻进深度5m~12.6m,层厚未揭穿,分布连续稳定。

边坡地段的地下水主要受地表降雨量补给,最少年降雨量868mm,最多年降雨量1968mm,年平均降雨量1445.5mm,雨季主要集中在5-8月,约占全年降雨量的70%;
多年日平均降雨量3.96mm,多年日最大降雨量307.4 mm(2000年6月8日),年平均相对湿度79%。地表水径流方向自高向低流,流经边坡区域,向坡脚排泄,滑坡发生时间为2016年12月8日,正值枯水期。

根据地面调查,坡顶地面可见6条明显裂缝:裂缝1长15.8m,走向约42°,贯穿两段墙体;
裂缝2长35m,走向约69°,贯穿1栋在建建筑物;
裂缝3长67m,为滑坡后缘主裂缝,起始段为滑坡右边界,走向约45°,中段与裂缝1贯通后向东南弯折,走向变为120°,与裂缝2交汇后走向变为74°继续延伸;
裂缝4长14.7m,走向141°,为滑坡左边界;
裂缝5长10.4m,走向75°,位于坡口后侧;
裂缝6长23m,走向右17°过度到75°,位于滑坡左侧前部。

根据详细勘查,边坡滑面位于中风化砂岩层中,滑动面为泥化夹层软弱面。滑坡体平均长75m,宽约80m,均厚约5m,方量约为3×104m3,为浅层小型土质滑坡,滑动方向170°。

4.1 室内试验

边坡滑面位于中风化砂岩层中,受层面和多组节理面共同作用,结构面结合差,结构面组数大于3组,岩体破碎,取28件中风化砂岩作室内重度、抗压和抗剪试验,物理力学指标见表1。

表1 物理力学参数指标表

4.2 现场大剪试验

现场直剪试验。滑动面为泥化夹层软弱面,在现场作了6组大型直剪试验,其中3组在天然状态下试验,3组在饱水状态下试验,见图2,现场大剪试验结果见表2。

表2 现场大剪试验结果表

图2 现场大剪试验

5.1 边坡稳定性

模拟在滑坡发生时,未进行反压支挡,边坡处于自然释放状态,岩体指标取上述值,按照《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013规定,一级永久性边坡,稳定安全系数1.35,采用平面滑动法计算,边坡稳定系数0.548<1.35,边坡不稳定,结论和现场情况吻合。

5.2 支护体系分析

支护体系采用动态设计法[2],若在坡体下部应急挡墙上设置格构锚索,存在的隐患是坡面岩体破碎,毛石混凝土挡墙的抗压能力不能保证,在锚索张拉应力下坡面岩体易挤脱、溃散,从而导致锚固体系失效。“边坡加固工程的原则一般为固脚强腰,即稳固坡脚,加强坡面防护[3]”,经过试算,若在坡脚设置一排支挡体系,则剩余下滑力接近1600kN/m,支挡尺寸过大的同时,坡顶处房屋局部滑塌的隐患不能彻底消除。因此,采取两排抗滑桩支挡的思路,“后、前排桩上坡体压力均呈两端小、中间大的抛物线形型分布模式,其峰值点均位于受荷段中点以下相对靠近滑面位置”[4],支护断面图见图5。

图5 支护断面图

(1)在滑坡中部已建两层砖房前布置第一排支挡,保障砖房安全性,安全系数取1.35,计算出第一排支挡处的剩余下滑力。

(2)计算毛石混凝土挡土墙能够提供的抗力。毛石挡土墙顶宽7m,底宽2m,高6m,基底倾角0°,基地摩擦系数0.5。根据滑坡监测数据显示,应急毛石混凝土挡土墙施工后,滑坡变形值收敛。按《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013-11章计算抗滑移和抗倾覆,据此迭代求得毛石混凝土挡墙能提供的抗滑力为360kN/m。

(3)第一排支挡以上的剩余下滑力不再考虑,考虑毛石混凝土挡土墙提供的抗力,计算下部滑体的稳定性是否满足要求,若不满足,则再对下部坡体进行第二排支挡,经计算,该段不稳定,计算出第二排支挡处剩余下滑力。

根据反复迭代和试算,设置四种类型的抗滑桩较为经济合理,分级支挡处剩余下滑力见表3。

表3 支挡处剩余下滑力表

(1)在工程切坡后,应严格遵循先设计后开挖,并逆作法施工。

(2)边坡顶部在建的房屋基础应该放置于边坡潜在破坏面以下。

(3)坡体出现变形迹象后,应急处置措施必须首先考虑边坡整体稳定。经过监测数据显示,本案例证明,第一时间采取坡脚毛石混凝土反压,效果好。

(4)在确保边坡整体稳定性后,在浅基础的前端再次支挡是十分必要的。

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